遼寧省醫(yī)療器械檢驗檢測院 （遼寧 沈陽 110171）

內(nèi)容提要： YY0775-2010遠距離放射治療計劃系統(tǒng)高能X(γ)射束劑量計算準確性要求和試驗方法適用于醫(yī)用高能X射線（4～25MV）、60Coγ射線遠距離放射治療光子輻射具有劑量計算、顯示功能的RTPS。文章針對醫(yī)用電子加速器的遠距離放射治療計劃系統(tǒng)的簡單幾何、復雜幾何條件的測量進行評價。放射治療計劃系統(tǒng)（TPS計算機專用系統(tǒng)）是一種醫(yī)療設(shè)備，通過對患者建模和調(diào)控放射源，先模擬計劃后實施的放射治療。系統(tǒng)采用一個或多個算法對人體內(nèi)組織劑量吸收分布進行計算，其計算結(jié)果提供給射治療計劃制定者使用。治療計劃系統(tǒng)是前期放療實施的依據(jù)和質(zhì)控，計劃的設(shè)計是重要環(huán)節(jié)，需要在治療計劃系統(tǒng)上驗證計劃的可實施性。臨床應用為治療計劃系統(tǒng)應首先對放射源建模，建立數(shù)據(jù)庫，為以后質(zhì)控做準備。首先通過介質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)向治療計劃系統(tǒng)導入圖像信息，系統(tǒng)獲得關(guān)于患者的病變及重要器官與組織的信息，完成對患者建模。醫(yī)生與物理師結(jié)合相關(guān)參數(shù)，通過治療計劃系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化治療計劃方案，模擬治療計劃給出治療計劃的模擬結(jié)果，通過多種方式方法，對已設(shè)計的計劃予以安全評價，經(jīng)過反復完善修改，最終獲得可用于臨床的詳細可行的治療方案。

醫(yī)用電子加速器的遠距離放射治療計劃系統(tǒng)以下簡稱治療計劃系統(tǒng)。治療計劃系統(tǒng)通常是根據(jù)患者的病變組織分布情況，根據(jù)腫瘤部位的大小、位置、附近危及器官的臨床參數(shù)，醫(yī)師在根據(jù)CT定位三維圖像中勾畫出靶區(qū)，標記靶區(qū)劑量與反向標記周圍正常組織特別是危及器官的最大允許劑量等，由DICOM發(fā)送物理師借助計劃系統(tǒng)（TPS）進行初步計劃設(shè)計。治療計劃系統(tǒng)其實簡單說是一個代替人工劑量計算的劑量模擬器。它利用數(shù)據(jù)庫把加速器的機器參數(shù)和劑量參數(shù)進行數(shù)學建模，模擬計算得到三維模型中所需位置的劑量參數(shù)。治療計劃系統(tǒng)的完善決定了治療計劃的合理性，對患者的治療效果起著至關(guān)重要的作用。下面是針對治療計劃系統(tǒng)的部分檢驗項目談一下個人看法，僅供參考。

1.簡單幾何條件

作為治療計劃系統(tǒng)，簡單幾何條件的準確性是非常重要的一個評價標準。對于簡單幾何條件的準確性的測量，需要注意的是針對輻射束軸（測試例1、2、3）和離軸（測試例1、2、3、6）上進行，其中測試例1、2、3上進行輻射軸和離軸測量點與參考值的誤差測算。測試例6單進行離軸測量點與參考值的誤差測算?？刹捎脙煞N方法測量，即固體水模測量和用三維水箱測量。兩種方法各有優(yōu)劣，針對某品牌治療計劃系統(tǒng)進行對比，因篇幅有限做一次測量：

試驗數(shù)據(jù)：測試數(shù)據(jù)作為一個RTPS測試數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包針對四種不同射線質(zhì)，包含對應的輸入數(shù)據(jù)集以及一系列測試。測試數(shù)據(jù)包中對60Coγ輻射的數(shù)據(jù)用相對劑量表示，該值是相對于輻射野為l0cm×10cm、SSD為80cm、lcm深度（dref）處的相對劑量值，測試數(shù)據(jù)包中對高能X射束數(shù)據(jù)用輻照100MU的劑量（cGy）表示，此時治療設(shè)備已經(jīng)校準為在射野尺寸為l0cm×10cm、SSD為100cm、最大劑量深度（dmax）處輻照100MU給予lGy的劑量。

模體的材料和位置：試驗要求計算一個立方體水模體內(nèi)一系列位置的點劑量。建議用戶在開始試驗前為RTPS規(guī)定一個邊長為40cm的立方體水模。大多數(shù)RTPS允許通過輸入坐標值確定劑量計算點。然而，如果RTPS不具有上述功能，一個方便的做法是對每一個測試點用射束的中心軸，離軸距離（1cm、2cm、2.5cm、3cm，、5cm、6cm、7cm、9cm和l9cm）和計算深度（dmax、lcm，3cm、5cm、l0cm、11cm、15cm、20cm、25cm，30cm和35cm）來表示。每個測試例都規(guī)定了上述所需的離軸距離和深度。

對每個測試例，操作者應將輻射束置于測試例中規(guī)定的位置，并且標識測試所要求的深度和離軸距離的計算點。應使用一個足夠大的輻射束權(quán)重來保證計算結(jié)果有足夠的精度，即不使用過小的權(quán)重是因為可能由于四舍五入或者數(shù)據(jù)截斷導致劑量計算結(jié)果的精度低于l%。

射束劑量設(shè)定：在一些RPTS中，射束劑量設(shè)定對應于射束傳遞dmax的劑量，而在另外一些系統(tǒng)中，射束劑量設(shè)定對應于射束傳遞到參考射野尺寸（即10cm×l0cm）dmax處的劑量。還有其他系統(tǒng)用其他不同的方式設(shè)定射束劑量。用戶應熟悉射束劑量設(shè)定的方式并確保計算結(jié)果和獲取相應測試數(shù)據(jù)的條件一致。

測試例1：射束劑量設(shè)定見圖1。

圖1.測試例1射束劑量設(shè)定

①測試條件：三維水箱（見圖2）。

②測試條件：固體水模（見圖3）。

圖3.固體水模計算結(jié)果和相應測試數(shù)據(jù)（注：1.計算結(jié)果小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)字）

通過上述可以看出，兩種方法測試結(jié)果誤差都在1%范圍內(nèi)，都是比較準確的。當用三維水箱時，初次建立測試環(huán)境復雜后期操作簡單，只需一次布局就可以完成一個測試例的所有測量，而且不需要每測試一次都到防護間內(nèi)進行讀數(shù)，方便易用。但是初次測量對水箱注水和使用環(huán)境與純水使用時間有較高的要求。當用固體水模時，初次建立測量環(huán)境簡單，后期操作需要每次進入防護間內(nèi)進行讀數(shù)以及探頭擺放，對每次擺放的位置要求較高。

2.復雜幾何條件

復雜幾何條件是很重要的一項指標，在YY0775-2010中明確的規(guī)定，對于使用的每一種劑量計算算法，在復雜幾何條件下（楔形野、不均勻性模體、不規(guī)則野、非對稱準直器設(shè)置等），測試例4、5、7、8、9、10、1l中射野內(nèi)測量點上RTPS劑量計算值與參考值之間的允許誤差為±3%；單就測試例4說明，按照試驗要求，在一個9cm×9cm射野中放置一個楔形板，對60Coγ射束使用45°楔形板，對6MV、10MV、和18MV射束使用60°楔形板。楔形板的薄邊指向輻射野左側(cè)（X軸的負方向）。計算中心軸、x=-2.5cm（中心軸左側(cè)）和x=+2.5cm（中心軸右側(cè)）的劑量。布局見圖4。

通過上述測試布局可以知道，測試例4是對物理楔形板對劑量影響的測試，而不是一個單獨對劑量準確的測試。物理楔形板的作用：物理楔形板通過自身厚度的不同，造成對輻射產(chǎn)生的衰減值不同，厚端衰減值大于是吸收較多的劑量，薄端衰減值小于是吸收的劑量較少，這便使等劑量曲線發(fā)生改變，產(chǎn)生了在同一個射線野中不同的劑量分布，對劑量起著修正作用，從而使靶區(qū)內(nèi)病變組織和正常器官，還有病變器官的不同部位得到所需的劑量。由于楔形板是由重金屬材料（鉛、銅合金等）加工而成的，而X射線為連續(xù)波譜，在穿過楔形板時必須要與這些金屬發(fā)現(xiàn)作用而產(chǎn)生一定的衰減，光子與物質(zhì)發(fā)生作用的主要方式有光電效應、康普頓效應和電子對效應三種。對于高能射線而言，最高能量等于管電壓的峰值能量，而平均能量約為峰值能量的1/4～1/3。6MV，10MV穿過楔形板時，發(fā)生光電效應和康普頓效應被吸收的低能部分所占的份額較多，電子對效應吸收份額較少，即低能部分吸收較多，高能部分吸收較少，所以穿過楔形板后射線平均能量有所提高，射線質(zhì)因而變硬。

對治療計劃系統(tǒng)虛擬物理衰減的測算，要求計算出的劑量值與實際測量劑量值偏差在±3%。就測試例4而言，三維水箱的測試，相對于固體水模要方便的多。只需要初次布局后的三維水箱上方防止好物理楔形板即可，每個測試點只要保持物理楔形板與三維水箱相對位置不變。

測試例4：

①測試條件：三維水箱（見圖5）。

②測試條件：固體水模（見圖6）。

圖4.復雜幾何條件布局

圖5.三維水箱計算結(jié)果和相應測試數(shù)據(jù)

圖6.固體水模計算結(jié)果和相應測試數(shù)據(jù)

其中，三維水箱的測試數(shù)據(jù)相對離散性較高，對于分析治療計劃系統(tǒng)的計算數(shù)據(jù)有較高的價值，比較能夠直觀的反應出治療計劃系統(tǒng)的可靠性。其中主要原因是使用固體水模測量時，在每次放入電離室時，很難保證固體水與物理楔形板的相對位置靜止，所以數(shù)據(jù)的離散性不是很好，但是也可以保證數(shù)據(jù)相對的準確性。